Ac Motor

BAB 1 : MOTOR ARUS ULANG-ALIK FASA TUNGGAL ( 1 PHASE MOTOR)

Pengenalan

Motor arus ulang-alik terbahagi kepada 2 jenis iaitu motor arus ulang-alik fasa tunggal dan motor arus ulang-alik tiga fasa. Perbezaan antara kedua-dua jenis motor ini amat ketara terutama pada binaan belitan serta prinsip kendaliannya. Kita akan berbincang mengenai motor fasa tunggal terlebih dahulu kemudian diikuti motor 3 fasa dalam bab seterusnya.
Motor a.u fasa tunggal terbahagi kepada 2 kumpulan iaitu motor aruhan yang terdiri daripada motor fasa belah, motor berpemuat dan motor kutub terteduh serta motor berpenukar tertib iaitu terdiri daripada motor tolakan dan motor universal.

1.1 Bahagian-bahagian Utama Motor Fasa Belah

Amnya motor-motor fasa belah mempunyai binaan yang sama, perbezaan mungkin wujud pada sambungan luar motor-motor ini. Binaan yang sama itu ialah :
(a) pemegun (d) perisai hujung
(b) pemutar (e) kuk
(c) suis empar (f) kipas




Rajah 1.1: Bahagian-bahagian Utama Motor Fasa-belah



(a) Pemegun
Pemegun ialah bahan yang tidak bergerak dalam motor a.u., di sini akan ditempatkan belitan utama dan belitan tambahan. Pemegun ini dibuat berlurah dan berlapis bagi membolehkan pengalir-pengalir belitan dimasukkan ke dalamnya di samping mengurangkan kehilangan arus pusar. Pemegun bolehlah dianggap sama seperti kutub dalam motor a.t. Bezanya adalah ia mempunyai lubang alur mengelilingi keseluruhan rangka motor itu. Pemegun diperbuat daripada besi tuang. Belitan utama berada di sebelah bawah sementara belitan tambahan di bahagian atas permukaan pemegun.

(b) Pemutar
Pemutar ialah bahagian yang berputar dalam motor a.u. Pemutar ini tidak mempunyai belitan seperti angker dalam mesin-mesin a.t. tetapi mempunyai batang-batang pegalir yang telah dipaterikan pada bahagian hujung atau dipanggil sebagai pemutar sangkar tupai kerana bentuknya seakan-akan sangkar tupai. Pada keseluruhannya bentuk pemutar ini seperti silinder yang berlapis-lapis, batang-batang pengalir yang berlitar pintas ini dipasangkan berhampiran dengan permukaan pemutar. Batang ini diperbuat daripada kuprum atau aluminium. Rajah dibawah menunjukkan binaan sebuah pemutar.

(c) Suis Empar
Suis ini dipasangkan pada bahagian pemutar dalam motor. Suis ini adalah daripada jenis kutub tunggal dan dikendalikan secara daya empar yang diperolehi apabila pemutar berputar. Dalam keadaan biasa, (motor tidak bekerja) suis ini tertutup (hidup) dan ia akan terbuka apabila motor ini telah bekerja. Rajah di bawah menunjukkan suis empar pada pemutar.

(d) Perisai hujung
Dua perisai hujung dilekapkan kepada rangka motor bersama-sama galas bebola bagi menyokong aci pemutar. Terdapat berbagai jenis perisai hujung. Dua jenis yang umum ialah :

(i) tutupan terbuka
(ii) tutupan sepenuhnya

(e) Kuk
Kuk motor-motor aruhan ini diperbuat daripada besi tuang. Pemegun motor akan dipasangkan pada kuku ini. Di samping itu ada juga kuk yang dibuat bersirip bagi memerangkap udara sejuk untuk menyejukkan motor. Haba motor akan keluar secara sinaran terus melalui kuk.

(f) Kipas
Kipas ini Di pasang pada bahagian hadapan dan belakang pemutar. Satu daripada dua kipas ini mempunyai pembilah besar dan satu lagi pembilah kecil. Kipas yang kecil melekat terus ke bahagian pemutar sementara yang besar melekat pada aci di hadapan pemutar.
1.2 Fungsi Bahagian-bahagian Utama Motor Fasa Belah

Berikut adalah fungsi bahagian-bahagian utama motor fasa belah. Fungsi bahagian-bahagian ini sesetengahnya sama dengan fungsi motor aruhan tiga fasa.

(a) Pemegun
Pemegun berfungsi sebagai teras dan pelengkap litar magnet. Belitan utama dan tambahan yang dibelitkan pada pemegun akan menghasilkan gabungan medan bergerak mengelilingi permukaan pemegun. Fluks magnet ini lebih dikenali sebagai medan magnet berputar. Medan ini amat perlu bagi membolehkan pemutar berputar mengikut arah putaran medan magnet itu.

(b) Pemutar
Pemutar berfungsi sebagai bahagian yang akan bertindak balas dengan medan magnet berputar dan membolehkan aci/motor berputar. Pemutar ini akan menjadi magnet hasil kearuhan saling di antara belitan medan di pemegun dengan batang pengalir di pemutar. Medan magnet yang dihasilkannya akan menarik/menolak medan magnet berputar dan seterusnya ia akan terkunci oleh sifat-sifat kutub magnet yang terjadi di antara dua medan itu menyebabkan motor berputar. (kutub sama menolak, kutub berlainan menarik).

(c) Suis Empar
Semasa motor ini mula dihidupkan, tugas suis ini ialah untuk memutuskan litar tambahan/litar pemula setelah pemutar berputar sehingga kelajuan antara 75% dan 80% kelajuan medan magnet berputar (kelajuan segerak) atau 2/3 hingga ¾ kelajuan sebenar motor. Setelah motor hidup, suis ini dibukakan bagi mengelakkan arus lebih yang diperlukan oleh litar tambahan/litar pemula daripada terus mengalir yang boleh membakar atau merosakkan belitan tambahan itu.

(d) Perisai hujung
Tugas penutup tepi ini ialah untuk memegang pemutar dan galas bebola. Penutup juga memberikan perlindungan kepada motor daripada sentuhan ke bahagian-bahagian dalam motor. Jika tempat itu berair, motor yang mempunyai penutup jenis tutupan rapi paling sesuai digunakan.

(e) Kuk
Kuk ini diperbuat mengikut saiz pemegun kerana tugas utamanya ialah untuk memegang pemegun di samping menjadi pelengkap litar magnet dan pelindung kepada motor daripada bahaya sentuhan atau kerosakan mekanik. Di sini juga plat nama motor akan dipasangkan berhampiran dengan kotak sambungan motor. Kuk juga menjadi perantaraan utama mengurangkan haba motor dengan menyinarkan terus haba itu ke udara di samping adanya sirip-sirip untuk memerangkap udara sejuk. Pemuat juga akan dipasang pada bahagian atas kuk motor ini. Peranti beban lebih haba juga biasanya dipasang di bahagian kuk di mana suis haba ini akan berfungsi jika badan atau kuk motor ini panas akibat membawa beban lebih atau atas sebab-sebab lain.

(f) Kipas
Kipas boleh meniup atau menyedut udara mengikut bentuk pembilahnya. Dalam motor ini kipas yang besar bertugas sebagai peniup keluar udara panas yang terdapat dalam motor sementara kipas kecil sebagai penyedut udara luar masuk ke motor bagi menyejukkan motor. Oleh kerana kipas ini dipasang terus ke aci, kelajuannya adalah mengikut kelajuan motor. Kadangkala kipas tambahan dipasangkan di luar untuk menambah kekuatan aliran udara panas keluar dari motor.

1.3 Kegunaan Motor Fasa Belah

Motor fasa belah merupakan kumpulan motor fasa tunggal yang paling banyak digunakan. Ukuran kadarannya di antara 1/30 k.k. (24.9W) kepada ½ k.k. (373W) dan ¾ k.k. (559.5W) kepada 3 k.k. (2238).

Motor fasa belah pemula rintangan tinggi biasa digunakan untuk kipas atau untuk memutarkan mesin-mesin yang tidak memerlukan daya Motor fasa belah merupakan kumpulan motor fasa tunggal yang paling banyak digunakan. Ukuran kadarannya di antara 1/30 k.k. (24.9W) kepada ½ k.k. (373W) dan ¾ k.k. (559.5W) kepada 3 k.k. (2238).

Motor fasa belah pemula rintangan tinggi biasa digunakan untuk kipas atau untuk memutarkan mesin-mesin yang tidak memerlukan daya pemulaan yang tinggi. Misalnya mesin pembasuh, alat kerja kayu, pencanai dan sebagainya. Kadaran terbesar motor ini ialah 1/3 k.k.

1.4 Prinsip kendalian motor fasa belah

Apabila bekalan satu fasa diberikan, belitan utama dan belitan tambahan akan bertenaga. Oleh kerana sambungan di antara belitan utama dengan belitan tambahan dalam sambungan selari, arus bekalan telah terbelah dua. Tambahan pula litar belitan utama mempunyai ciri-ciri kearuhan yang tinggi berbanding dengan belitan tambahan. Arus di belitan tambahan akan mendulu arus dalam belitan utama pada sudut hampir 90º (bagi yang unggul).
Kehadiran dua fasa arus terbelah memberikan nama kepada motor ini iaitu motor fasa belah. Dua fasa arus ini menghasilkan satu gabungan medan magnet yang berputar atau dipanggil medan magnet berputar di pemegun. Medan magnet berputar ini akan melalui selar udara dan memotong batang-batang pengalir di pemutar (pada ketika ini pemutar masih belum berputar). Dengan perubahan bekalan arus ulang-alik, fluks di pemegun juga turut berubah. Fluks ini akan memotong pengalir di pemutar dan menghasilkan d.g.e. teraruh di pemutar atau dipanggil ’d.g.e. pengubah’ kerana prinsip penghasilannya sama dengan yang berlaku di pengubah. Di samping itu d.g.e boleh juga teraruh kerana pemotongan pengalir oleh medan magnet berputar atau dipanggil d.g.e. kelajuan. Mengikut hukum Faraday tentang aruhan elektromagnet, apabila pengalir dipotong oleh fluks atau sebaliknya, d.g.e teraruh akan terhasil. Arus aruhan akan mengalir dalam pengalir pemutar kerana litar pengalir itu lengkap. Arus yang terhasil ini cukup kuat untuk menghasilkan fluks di pemutar kerana litar pengalir di pemutar itu berlitar pintas. Fluks ini akan memerangkap medan magnet berputar di pemutar dan menyebabkan ia berputar bersama-sama medan magnet itu. Ini bererti pemutar juga akan berputar kerana ia adalah bahagian yang mudah berputar. Kelajuan putaran pemutar ini tidak dapat menyamai kelajuan medan magnet di pemegun ( kelajuan segerak) kerana perbezaan kelajuan diperlukan bagi menghasilkan d.g.e teraruh di pemutar.
Setelah motor ini berputar kira-kikra 75% - 80% kelajuan putaran medan magnet, suis empar akan membukakan litar belitan tambahan (mula) dan motor akan terus berputar mengikut perubahan medan magnet belitan utama pada arah yang sama semasa dihidupkan atau boleh dikatakan motor ini berputar secara aruhan.

1.5 Motor Pemuat Mula ( capacitor start induction motor)

Pada asasnya motor jenis ini adalah serupa dengan motor fasa belah sebagaimana yang telah dibincangkan sebelum ini kecuali belitan tambahannya mempunyai sebuah kapasitor bagi menggantikan tempat induktan. Dengan menggunakan kapasitor, suatu sesaran fasa yang lebih besar di antara arus di dalam belitan tambahan dan belitan utama akan diperolehi. Ini akan memberikan tork pemulaan yang lebih besar dengan arus talian yang lebih kecil.
Prinsip kendalian motor ini adalah sama sebagaimana berlaku kepada motor fasa belah. Perbezaannya adalah apabila pembelahan sudut fasa lebih besar ( disebabkan oleh pemuat), putaran medan magnet yang dihasilkan adalah lebih baik (lancar). Dengan itu daya kilas yang dihasilkan akan menjadi lebih kuat.

1.6 Motor Pemuat Mula-Gerak (capacitor start capacitor run motor).

Dua kapasitor akan disambung ke belitan tambahan iaitu dengan sambungan secara selari di antara kedua kapasitor tersebut. Satu daripadanya akan disambung sesiri dengan suis empar. Setelah medan magnet berputar 75% satu kapasitior yang bernilai tinggi akan diputuskan dari litar belitan tambahan. Walaubagaimanapun kedua-dua belitan akan sentiasa bertenaga atau menerima tenaga elektrik sepanjang motor beroperasi. Kapasitor yang bernilai rendah (kapasitor gerakan) akan memperbaiki kedudukan fasa di antara kedua-dua arus untuk memastikan putaran medan magnet yang stabil di dalam stator.
Motor aruhan fasa tunggal boleh diterbalikan putarannya dengan cara menterbalikan arah kemasukan arus samada dibelitan tambahan atau belitan gerak. Kebiasaannya arah arus di belitan tambahan akan menentukan arah putaran motor.

1.7 Kawalan Motor Aruhan Fasa Tunggal

Penggunaan motor aruhan fasa tunggal agak terhad. Ini kerana kuasa kudanya agak kecil iaitu sekitar 3 kW sahaja. Oleh kawalan bagi motor ini juga terhad kepada 2 jenis kawalan iaitu kawalan terus pada talian ( voltan penuh) dan kawalan pusingan mara dan songsang (voltan penuh).

(a) Kawalan talian terus pada voltan
Kebiasaannya kawalan ini dipanggil pemula talian terus ( direct online starter). Pemula ini banyak digunakan dalam kawalan pendingin udara (air-cond) yang bersaiz antara 1 k.k. hingga 3 k.k.
Dalam kawalan jenis ini, terdapat 2 litar yang digunakan iaitu litar kawalan dan litar bekalan. Litar kawalan digunakan untuk mengawal operasi motor sama untuk mematikan, menghidupkan, menyediakan lampu petunjuk, mengawal lebihan arus serta mengawal lebihan beban pada motor. Untuk membina litar kawalan motor, beberapa alatan tambahan diperlukan.

(i) Pemutus litar ( MCB)
Dua jenis pemutus litar boleh digunakan iaitu fius atau pemutus litar kenit (MCB). Ia berfungsi sebagai pengawal arus ke litar kawalan. Jika nilai arus berlebihan daripada yang sepatutnya, pemutus litar atau fius akan memutuskan bekalan ke litar kawalan. Nilai arus kawalan adalah tidak lebih daripada 6 ampere.


(ii) Peranti beban lebih (overload relay – O/L)
Peranti beban lebih digunakan untuk memutuskan litar kawalan daripada bekalan apabila berlaku beban lebih pada motor. Beban lebih ini mungkin disebabkan oleh kerosakkan pada galas bebola atau pun pertambahan beban yang berat secara mengejut.
Peranti beban lebih mempunyai 3 atau 4 terminal untuk kawalan bekalan. 1 atau 2 terminal akan disambung terus pada punca bekalan hidup dan bertindak sebagai punca bekalan ke terminal lazim buka (normally open) dan terminal lazim tutup (normally closed). Dua terminal ini akan berfungsi secara silih berganti sewaktu keadaan normal atau pun lebihan beban.


Selain daripada 3 atau 4 terminal di atas, ada 3 lagi terminal pada geganti iaitu terminal utama sambungan bekalan ke motor. Terminal ini mempunyai peranti pengesan haba yang boleh dilaras dan juga peranti lebihan arus. Peranti inilah yang akan mengesan berlaku beban lebih pada motor samada dengan tahap kepanasan atau lebihan arus.



(iii) Sesentuh magnet (contactor)
Sesentuh magnet adalah sejenis suis mekanikal yang berfungsi secara magnetik. Ia akan menyambung atau memutuskan litar mengikut kawalan. Secara umumnya ia mempunyai 2 sentuhan lazim buka (normally open) dan 2 sentuhan lazim tutup (normally closed) yang akan disambung dengan litar kawalan. Ia juga mempunyai 3 terminal lazim buka yang akan menyambungkan litar bekalan ke peranti beban lebih seterusnya ke motor.


Selain daripada itu ia juga mempunyai 2 terminal gelung utama untuk disambungkan dengan bekalan daripada litar kawalan. Gelung ini akan menjadi magnetik dan bertenaga apabila bekalan dikenakan padanya dan dalam masa yang sama sentuhan-sentuhan lazim buka dan lazim tutup akan berubah kedudukan seterusnya mengawal litar kawalan serta litar bekalan ke motor. Gegelung ini memerlukan bekalan voltan 240 volt arus ulang-alik.







(iv) Suis punatekan (push button)
Terdapat 2 jenis suis punat tekan iaitu suis punat tekan lazim tutup dan suis punatekan lazim buka. Suis punatekan lazim tutup digunakan sebagai suis henti (stop) manakala suis punatekan lazim buka digunakan sebagai suis mula (start). Kedua-dua suis ini adalah dari jenis kutub tunggal.





(v) Lampu pandu (pilot lamp)
Lampu pandu dijadikan petunjuk kepada status litar kawalan ataupun operasi motor. Satu lampu pandu akan menunjukkan status litar kawalan dan motor dalam keadaan bekerja. Kebiasaannya warna lampu yang digunakan adalah berwarna hijau. Manakala satu lampu lagi akan menunjukkan status litar dan motor dalam keadaan berlaku beban lebih. Kebiasaannya berwarna merah. Walau bagaimana pun terdapat pelbagai jenis kawalan motor yang memerlukan lampu petunjuk. Ia bergantung kepada keperluan lampu petunjuk tersebut.







Skematik pendawaian kawalan talian terus





(b) Kawalan Talian Terus – Pusingan Mara/Songsang

Sebuah motor arus ulang alik fasa tunggal akan berpusing apabila bekalan elektrik disambungkan kepadanya. Putaran piawai bagi sebuah motor elektrik adalah mengikut putaran jam. Bagi memudahkan aplikasi tertentu yang memerlukan putaran berlawanan arah jam, contohnya pergerakan pagar elektrik, satu kaedah digunakan untuk merterbalikkan putaran tersebut.
Bagi motor fasa tunggal, untuk merterbalikkan putarannya, arah kemasukan arus elektrik ke kedua-dua gegelung utama (run winding) dan tambahan (start winding) mestilah berlawanan arah. Pada kebiasaannya arah kemasukan arus diterbalikkan di gegelung tambahan. Ini kerana ianya akan menentukan arah putaran medan magnet di pemegun yang mana akan menentukan juga putaran sesebuah motor.




Skematik litar bekalan motor a.u 1 fasa







Di dalam pemasangan kawalan tersebut, dua kawalan diperlukan iaitu satu kawalan untuk putaran arah jam dan satu kawalan untuk putaran lawan jam. Litar kawalan bagi kedua-dua kawalan ini adalah sama sahaja pemasangannya cuma ditambah sentuhan lazim tutup secara berlawanan antara sesentuh magnet untuk pusingan mara dan pusingan songsang. Ini diperlukan sebagai kunci keselamatan pada motor ( mechanical interlock).